Bài tập lớn mạng máy tính Tích hợp Blockchain và internet vạn vật trong nông nghiệp chính xác – Phân tích, cơ hội và thách thức mạng máy tính đại học bách khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG
***

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN MẠNG MÁY TÍNH
ĐỀ TÀI:
Review: Tích hợp Blockchain và internet vạn vật trong
nơng nghiệp chính xác – Phân tích, cơ hội và thách thức
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Vinh
Nhóm sinh viên thực hiện 03:
Nguyễn Hồng Phước

MSSV: 20172752

Lớp: ĐTVT.01

Khóa 62

Nguyễn Thế Tuấn

MSSV: 20164388

Lớp: KT21.07

Khóa 61

Nguyễn Văn Quang

MSSV: 20182742

Lớp: Điện tử.11

Khóa 63

Phạm Hải Anh

MSSV: 20182358

Lớp: Điện tử.02

Khóa 63

Vương Kiều Oanh

MSSV: 20172742

Lớp: ĐTVT.02

Khóa 62

Hà Nội, tháng 5 năm 2021


Page |2

Mục lục
Contents
Mục lục ........................................................................................................................... 2
Danh mục hình ảnh ........................................................................................................ 3
Danh mục bảng biểu....................................................................................................... 3
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .................................................................................................... 4

Chương 1: Công nghệ Blockchain ................................................................................. 5
1.1. Ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp thông minh ..............................................................................5
1.2. Tổng quan về công nghệ Blockchain ........................................................................................................6
1.3. Một số đặc trưng của Blockchain .............................................................................................................9
1.4. Blockchain protocol ............................................................................................................................... 10
1.5. Tổng kết về Blockchain .......................................................................................................................... 10

Chương 2: Mơ hình tích hợp Blockchain và IOT......................................................... 11
2.1. Mạng IoT dựa trên thiết kế Blockchain ................................................................................................. 11
2.2. Tại sao nên dùng giải pháp Blockchain xử lý vấn đề IoT ....................................................................... 15
2.2.1. Bảo mật .......................................................................................................................................... 15
2.2.2. Hiệu suất......................................................................................................................................... 17
2.3. Tổng kết tích hợp Blockchain và IoT...................................................................................................... 19

Chương 3: Cơ hội và thách thức .................................................................................. 20
3.1. Cơ hội .................................................................................................................................................... 20
3.1.1. Các trường hợp sử dụng Blockchain trong nơng nghiệp chính xác................................................ 20
3.1.2 Mơ hình Blockchain trong nơng nghiệp chính xác .......................................................................... 23
3.2. Thách thức ............................................................................................................................................. 24
3.2.1. Thách thức về quyền riêng tư bảo mật .......................................................................................... 24
3.2.2. Thách thức kích thước mỗi gói và mức tiêu thụ năng lượng ......................................................... 25
3.2.3. Thách thức kỹ thuật phức tạp ........................................................................................................ 26
3.3. Tổng kết về cơ hội và thách thức .......................................................................................................... 26

Kết Luận ....................................................................................................................... 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 28

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Page |3

Danh mục hình ảnh
Hình 1. 1. Chuỗi các Block trong Blockchain ............................................................... 7
Hình 1. 2. Block design .................................................................................................. 7
Hình 1. 3 Hoạt động của hệ thống Blockchain .............................................................. 8
Hình 1. 4 Các đặc trưng chính của Blockchain .............................................................. 9
Hình 2. 1 IoT to IoT design pattern.............................................................................. 12
Hình 2. 2 IoT to Blockchain Design Pattern ................................................................ 13
Hình 2. 3 Hybrid design pattern ................................................................................... 14
Hình 2. 4 Mục tiêu về hiệu suất trong IoT ................................................................... 17
Hình 3. 1 Các trường hợp áp dụng blockchain trong nông nghiệp .............................. 20

Danh mục bảng biểu

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


Tổng quan đề tài |4

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Blockchain nhanh chóng trở thành một công nghệ quan trọng trong nhiều ứng
dụng của nơng nghiệp chính xác. Sự cần thiết phải phát triển các hệ thống P2P (Peerto-Peer) thơng minh có khả năng xác minh, bảo mật, giám sát và phân tích dữ liệu nông
nghiệp đang dẫn đến suy nghĩ về việc xây dựng các hệ thống IoT dựa trên Blockchain
trong nông nghiệp chính xác. Blockchain đóng vai trị then chốt trong việc thay thế các
phương pháp lưu trữ, phân loại và chia sẻ dữ liệu nông nghiệp cổ điển thành một cách
thức đáng tin cậy, bất biến, minh bạch và phi tập trung hơn. Trong canh tác chính xác,
sự kết hợp của Internet of Things và Blockchain sẽ chuyển chúng ta từ chỉ các trang
trại thông minh sang Internet của các trang trại thơng minh và tăng cường kiểm sốt
trong mạng lưới chuỗi cung ứng. Kết quả của sự kết hợp này sẽ dẫn đến nhiều quyền

tự chủ hơn và thông minh trong việc quản lý nơng nghiệp chính xác theo những cách
hiệu quả và tối ưu hơn.
Đề tài cung cấp thông tin về các vấn đề liên quan đến việc áp dụng công nghệ
Blockchain trong nông nghiệp thông minh hiện nay, dựa trên việc nghiên cứu các báo
cáo và tài liệu liên quan. Bên cạnh đó, đề tài cũng đưa ra những hạn chế, thách thức và
cả cơ hội cho Blockchain trong định hướng nơng nghiệp chính xác.
Nội dung trình bày của báo cáo này được thực hiện gồm ba chương như sau:
Chương 1: Công nghệ Blockchain. Chương đầu tiên trình bày tổng quan về cơng
nghệ Blockchain cũng như ứng dụng của công nghệ trong lĩnh vực nông nghiệp thông
minh và các thành phần liên quan.
Chương 2: Mơ hình tích hợp Blockchain và IoT. Chương hai sẽ đưa ra những mơ
hình đang được phát triển và xây dựng trong các dự án liên quan đến nông nghiệp thông
minh.
Chương 3: Cơ hội và thách thức. Chương cuối cùng sẽ trình bày những khó khăn
của mơ hình Blockchain hiện tại cũng như những cơ hội mà mơ hình có thể phát triển.
Một số keyword cho đề tài:
•
•
•
•

Precision agriculture: Nơng nghiệp chính xác
Blockchain technology: Công nghệ Blockchain
Internet of things: Internet vạn vật
Challenges and solutions: Thách thức và giải pháp

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


Chương 1: Blockchain |5

Chương 1: Công nghệ Blockchain
Chương đầu tiên sẽ trình bày tổng quan về cơng nghệ Blockchain và những ứng dụng
của công nghệ trong lĩnh vực nông nghiệp chính xác và các thành phần liên quan.
1.1. Ứng dụng cơng nghệ trong nơng nghiệp thơng minh
Nơng nghiệp chính xác là một công nghệ mới, sử dụng Công nghệ Thông tin
(CNTT), Công nghệ vệ tinh, Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và viễn thám để nâng cao
tất cả các chức năng và dịch vụ của ngành nông nghiệp. Ngày nay, nơng nghiệp chính
xác bắt đầu dựa vào Ứng dụng di động, cảm biến thông, máy bay không người lái, điện
tốn đám mây, Trí tuệ nhân tạo (AI) và Blockchain. Dựa trên những cơng nghệ này, có
thể xử lý và truy cập dữ liệu thời gian thực về các điều kiện của đất, cây trồng và thời
tiết cùng với các dịch vụ liên quan khác như chuỗi cung ứng cây trồng và trái cây, an
toàn thực phẩm và chăn thả gia súc.
Trong nơng nghiệp chính xác, phần mềm phân tích dự báo và hệ thống dự báo
có thể sử dụng dữ liệu nông nghiệp để cung cấp hướng dẫn cho nơng dân về quản lý
đất, ln chuyển độ chín của cây trồng, thời gian trồng tối ưu, và thời gian thu hoạch.
Cơng nghệ cảm biến và IoT có thể giảm thiểu các thách thức khác nhau trong
nơng nghiệp chính xác. Giám sát hệ thống nơng nghiệp có thể cung cấp các dịch vụ
giám sát để duy trì nhà máy phát triển ở mức tối ưu và sớm dự đoán các điều kiện dẫn
đến chống bùng phát dịch bệnh ở thực vật dựa trên mạng cảm biến không dây được lắp
đặt trong khu vực đã trồng.
Hệ thống tưới thông minh dựa trên IoT và công nghệ cảm biến là một giải pháp
cho tình trạng thiếu hụt nguồn nước sạch cần thiết cho rất nhiều loại thực vật cũng như
đạt được việc sử dụng tài nguyên nước tối ưu trong nông nghiệp chính xác.
Cơng nghệ học sâu có thể giúp phát hiện trái cây tự động và đáng tin cậy, hệ
thống ước tính năng suất trái cây và thu hoạch tự động thơng qua áp dụng mơ hình
mạng nơron trên dữ liệu hình ảnh thu được từ hai phương thức: màu sắc (RGB) và Cận
hồng ngoại (NIR). Sử dụng học sâu để phát hiện trực quan và nhận biết cỏ dại trên đồng
cỏ là một đóng góp bổ sung của học sâu về kiểm sốt cỏ dại trong nơng nghiệp chính
xác.

Hệ thống hỗ trợ quyết định, phân tích dữ liệu và khai thác dữ liệu trở thành một
kỹ thuật quan trọng để quản lý nhiều dịch vụ trong nơng nghiệp chính xác. Quản lý
trang trại thông minh dựa trên web hệ thống hỗ trợ quyết định có thể giúp tuân thủ nhiều
yêu cầu trong nơng nghiệp chính xác như sản xuất cây trồng, tối ưu hóa chi phí canh
tác và theo dõi động thái thị trường hiệu quả.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


Chương 1: Blockchain |6
Người máy nông nghiệp cũng đã mang lại một sự phát triển đáng kể cho các ứng
dụng khác nhau trong nơng nghiệp chính xác. Mục tiêu của robot nông nghiệp không
chỉ là việc sử dụng robot cho các chức năng cụ thể trong nơng nghiệp chính xác, mà
hầu hết các gần đây xe công nông tự động đa chức năng, như vậy nó có thể được sử
dụng để phát hiện cỏ dại, phân tán hóa chất nơng nghiệp, san lấp mặt bằng địa hình,
tưới tiêu, giám sát đồng ruộng, cũng như sản xuất cây ăn quả.
Máy bay thơng minh khơng người lái có thể giải quyết nhiều thách thức lớn trong
nơng nghiệp chính xác như giám sát tưới tiêu, xác định cỏ dại, bụi cây trồng, giám sát
cây trồng, phun thuốc trừ sâu cũng như ngăn chặn mức độ sinh sản, xác định vi khuẩn,
nấm hoặc bệnh dựa trên bức xạ hồng ngoại thường được phản ánh từ cảm biến hoặc
hình ảnh nhiệt.
Gần đây, Blockchain đại diện cho cơng nghệ mới có thể được sử dụng để giảm
thiểu những thách thức đáng kể trong nơng nghiệp chính xác, đặc biệt là khi được tích
hợp với cơng nghệ IoT. Đề tài sẽ tập trung khai thác khía cạnh sử dụng cơng nghệ
Blockchain vào lĩnh vực nơng nghiệp chính xác.
1.2. Tổng quan về công nghệ Blockchain
Lý thuyết về Blockchain được phát minh bởi “Satoshi Nakamoto” trong năm
2008 làm việc như một sổ cái công khai các giao dịch bitcoin. Khái niệm về Blockchain
có thể được định nghĩa là một sổ cái phân tán, phi tập trung để lưu trữ các giao dịch có
dấu ấn thời gian giữa nhiều máy tính trong mạng ngang hàng. Vì vậy, ngay từ đầu các
hồ sơ liên quan là không thể giả mạo. Điều này cho phép người dùng Blockchain kiểm

tra và xác minh các giao dịch một cách độc lập và minh bạch. Vì vậy, Blockchain có
thể được thiết kế như một chồng bản ghi tăng dần, được gọi là "Block", được kết nối
với nhau bằng cách sử dụng kỹ thuật mật mã. Mỗi Block phải có một mã băm của Block
trước đó, một con dấu thời gian và một tập hợp các giao dịch được xác nhận. Đơn giản,
Blockchain là một cách được phát minh để cấu trúc dữ liệu theo cách phi tập trung, có
cấu trúc như một cuốn sách chứa số lượng trang vô hạn, mỗi trang (tức là Block) chứa
các giao dịch mới trong Blockchain. Sổ cái Blockchain được kiểm soát độc lập bằng
cách sử dụng mạng P2P và máy chủ đóng dấu thời gian cơng khai. Thiết kế minh bạch
phi tập trung của truy tìm Blockchain và bảo mật quy trình giao dịch. Trong Blockchain,
mỗi Block có một giá trị băm duy nhất xác định danh tính của Block. Block đầu tiên
trong chuỗi được đặt tên là một "Block genesis" khơng có Block cha như được mơ tả
trong Hình 1.1. Block kiến trúc chung của mỗi Block được giải thích trong Hình 1.2.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


Chương 1: Blockchain |7

Hình 1. 1. Chuỗi các Block trong Blockchain

Hình 1. 2. Block design

Mỗi đơn vị Block bao gồm một Block Header và một Block Body. Block Header:
1. Block version là số phiên bản phần mềm cho biết cần tuân theo giao thức
đồng thuận nào.
2. Markle Tree Root Hash được sử dụng để xác minh mã băm, xác định tất
cả các giao dịch Block. Nó được định nghĩa đệ quy như một cây nhị phân
của mã băm.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Chương 1: Blockchain |8
3. Time Stamp được sử dụng để theo dõi liên tục thời gian tạo và cập nhật
của Block sao cho Block đảm bảo tính tồn vẹn.
4. N-Bits được sử dụng để xác định ngưỡng mục tiêu của mã băm xác định
Block hợp lệ.
5. Nonce là một số tùy ý có thể được sử dụng chỉ một lần trong một giao tiếp
mật mã. Nó là một trường 4 byte, thường bắt đầu bằng số '0' và phát triển
cho mọi phép tính băm.
6. Parent Block Hash là một mã băm 256-bits đề cập đến Block trước đó.
Nếu khơng có thành phần này, sẽ khơng có kết nối và trình tự thời gian
giữa các Block trong Blockchain.
Trong Block Body chứa tất cả số lượng giao dịch được xác nhận và xác thực
trong Block. Tất cả các giao dịch trong Block được tính thơng qua Block Bộ đếm giao
dịch (BTC). Trạng thái Block đại diện cho ai đã gửi dữ liệu nào (ví dụ: Bitcoin) cho ai
tại một dấu thời gian cụ thể. Một giao dịch được xác định giữa hai mã chỉ xảy ra khi nó
được tham gia vào một Block, sau đó Block được xác minh và thêm vào Blockchain.
Để đạt được điều này, sổ cái phải công khai. Hình 1.3 giải thích cách hệ thống
Blockchain hoạt động trong khi người dùng 'A' chuyển giao dịch dữ liệu (ví dụ: bitcoin)
cho người dùng 'B'.

Hình 1. 3 Hoạt động của hệ thống Blockchain

Trong mạng P2P, các nút có thể đảm bảo Blockchain được bảo vệ và cập nhật, ở
đó, mọi nút đều lưu trữ phiên bản cập nhật cuối cùng của Blockchain. Việc sử dụng
kiến trúc mạng P2P trong hệ thống Blockchain có ba ưu điểm chính:
1. Người dùng ln có thể duyệt qua và kiểm tra trạng thái mà không phụ
thuộc vào bên thứ ba.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Chương 1: Blockchain |9
2. Thách thức đối với kẻ tấn cơng là phải tấn cơng hàng nghìn hoặc hàng
triệu nút cùng một lúc.
3. Blockchain khơng bao giờ bị xóa bởi nó chỉ có thể bị xóa bởi tất cả các
nút trong mạng P2P
1.3. Một số đặc trưng của Blockchain

Hình 1. 4 Các đặc trưng chính của Blockchain

Blockchain có bốn tính năng chính được mơ tả trong hình 1.4, nó tốt hơn các cơ
sở dữ liệu tập trung phổ biến hiện nay:
• Phi tập trung: Tập hợp các giao dịch trong Blockchain được xử lý và xác
thực thông qua một sổ cái phân tán dựa trên mạng lưới P2P. Ví dụ: trong
Blockchain bitcoin, không cần bên trung gian đáng tin cậy (tức là Ngân
hàng trung ương). Tất cả các nút hoạt động cùng nhau ngang hàng để thêm
và xác minh các giao dịch Block trong Blockchain.
• Tính nhất qn: Trong Blockchain, không thể giảm hoặc khôi phục một
giao dịch được xác định sau khi nó được thêm vào một Block trong
Blockchain. Hơn nữa, các giao dịch khơng hợp lệ có thể được phát hiện
ngay lập tức.
• Ẩn danh: Mỗi người tham gia có thể giao tiếp với Blockchain bằng mã
nhận dạng ảo được tạo, mã này không phát hiện ra danh tính thực của
người tham gia. Do đó, tính năng này làm tăng một số những thách thức
về bảo mật và quyền riêng tư của các giao dịch Blockchain.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 1 : B l o c k c h a i n | 10

• Khả năng kiểm tra: Tính năng này chỉ định rằng mỗi Block được bảo mật
liên kết với Block trước đó. Thiết kế này làm cho các giao dịch được dễ
dàng xác minh và theo dõi.
1.4. Blockchain protocol
Thực thi một giao thức Blockchain cho phép tất cả các nút trong mạng P2P hợp
tác và làm việc cùng nhau mà khơng có yêu cầu tin cậy giữa chúng. Giao thức
Blockchain là chịu trách nhiệm xác minh và thêm các Block vào chuỗi một cách an
tồn theo bộ quy tắc khai thác. Vì vậy, giao thức Blockchain đơn giản là một tập hợp
các nguyên tắc được tất cả các thành viên đồng ý trong mạng lưới P2P. Những nguyên
tắc này đảm bảo hệ thống Blockchain hoạt động như dự định và thực hiện một cách
đồng bộ.
Giao thức Blockchain đặt ra các quy tắc về ba vấn đề chính: tạo Block dữ liệu,
xác minh và xác thực Block dữ liệu, cũng như giải quyết xung đột Block trong chuỗi.
Gần đây, có các giao thức Blockchain khác nhau được sử dụng để xác minh và thêm
các Block vào Blockchain theo những cách khác nhau. Một Block mới được khai thác
có thể được chèn vào Blockchain nếu nó tuân theo các nguyên tắc đã xây dựng được
nêu bởi giao thức Blockchain. Sau đó, các thành viên trong mạng chạy phần mềm để
kiểm tra xem Block có đúng hay không. Một Block bất hợp pháp sẽ chỉ đơn giản là bị
từ chối.

1.5. Tổng kết về Blockchain
Như vậy, trong chương đầu tiên, đề tài đã trình bày các ứng dụng của công nghệ
cao trong lĩnh vực nông nghiệp chính xác, trong đó bao gồm cơng nghệ Blockchain.
Bên cạnh đó, chương đầu cũng đưa ra góc nhìn khái qt về Blockchain, cũng như
những đặc trưng cơ bản của công nghệ này. Chương tiếp sau sẽ đi vào tìm hiểu những
vấn đề trong lĩnh vực nơng nghiệp chính xác dựa trên IoT và đưa ra các giải pháp
Blockchain cho từng vấn đề.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 11

Chương 2: Mô hình tích hợp Blockchain và
IOT
Dựa trên các bài báo khoa học và các tài liệu nghiên cứu thực tế, chương thứ hai trình
bày các mơ hình kết tích hợp Blockchain và IoT bằng cách đưa ra các vấn đề trong
mạng IoT và giải pháp dựa trên Blockchain.
2.1. Mạng IoT dựa trên thiết kế Blockchain
Trong giao tiếp giữa các thiết bị IoT, các phần tử trong mạng IoT được xây dựng
giao thức tin cậy bằng Blockchain. Mỗi thiết bị ngang hàng trong IoT có thể được đại
diện bởi một hoặc nhiều nút trong mạng P2P. Mạng này được sử dụng để phát các giao
dịch IoT giữa các thiết bị dựa trên Blockchain. Giao thức này chịu trách nhiệm quản lý,
xác minh và bảo mật các giao dịch IoT. Giám sát và quản lý hiệu quả hệ thống mạng
Blockchain-IoT yêu cầu một khuôn khổ đặc biệt cho quản lý lưu lượng dữ liệu, và cảm
nhận các sự kiện giao dịch giữa các thiết bị IoT. Khuôn khổ Blockchain-IoT phải đủ
mô-đun để cho phép giám sát nhiều mẫu giao dịch IoT.
Khung giám sát Blockchain tiêu chuẩn trong IoT (SBMF-IoT) thiết kế để quản
lý và giám sát các giao dịch Blockchain-IoT sẽ giúp đạt được những điều sau:
• Cung cấp các giao dịch IoT từ đầu đến cuối một cách minh bạch.
• Cung cấp nhiều quyền kiểm sốt hơn trong hiệu suất và thơng lượng của mạng
Blockchain.
• Cài đặt các quy trình giám sát không xâm lấn.
Blockchain là một sổ cái phân tán sẽ thực hiện một vai trị chính về cách các thiết bị
IoT sẽ được liên kết với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp. Các lợi ích chính của việc sử
dụng Blockchain làm cơ sở thiết kế cho các giao dịch IoT là truyền thơng một cách tin
cậy, giảm chi phí và tăng tốc giao dịch.
Một số mẫu thiết kế hệ thống IoT dựa trên Blockchain:
• IoT to IoT Design Pattern:
Trong mẫu thiết kế này, Blockchain hoạt động như nơi lưu trữ dữ liệu cho

các thiết bị IoT. Chỉ một số byte dữ liệu được đăng ký trong Blockchain trong
khi các giao tiếp IoT xảy ra bên ngoài Blockchain. Thiết kế này sẽ hữu ích trong
trường hợp tương tác trong mạng IoT diễn ra với độ trễ thấp. Hình 2.1 giải thích
cách hai xe ô tô IoT giao tiếp dựa trên mẫu thiết kế IoT-IoT thông qua thành phần
Trung tâm quản lý cho phép các thiết bị IoT lưu trữ dữ liệu trong Blockchain.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 12

Hình 2. 1 IoT to IoT design pattern

• IoT to Blockchain Design Pattern:
Trong mẫu thiết kế này, tất cả IoT tương tác thông qua Blockchain. Nó
hoạt động như một bộ lưu trữ dữ liệu, giám sát và quản lý giao dịch. Thiết kế này
đảm bảo rằng tất cả thông tin trong IoT đều có thể được theo dõi. Hơn thế nữa,
nó làm tăng tính độc lập của các nút IoT để mỗi thiết bị có thể tương tác trực tiếp
với Blockchain. Cách tiếp cận thiết kế này có hiệu quả khi các giao dịch xảy ra
giữa nhiều loại thiết bị IoT trong các miền khác nhau. Tuy nhiên, việc đồng hóa
một số lượng lớn các giao dịch IoT và lượng Block dữ liệu trong Blockchain sẽ
dẫn đến các vấn đề về băng thông và độ trễ. Vì vậy, khả năng mở rộng là một
trong những thách thức của Blockchain. Hình 2.2 giải thích ba loại tương tác
giữa ba thiết bị IoT với Blockchain, IoTbuilding, nút năng lượng IoT và IoTTruck. Mặc dù ba nút dường như chúng không đồng nhất, Blockchain được sử
dụng như một kho lưu trữ cho dữ liệu không đồng nhất như cũng như một người
giám sát giao dịch và một người xác minh cho các mẫu giao tiếp khác nhau.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 13

Hình 2. 2 IoT to Blockchain Design Pattern

• Hybrid Design Pattern:
Trong những năm đầu của truyền thông IoT, các điểm cuối khác nhau của
các thiết bị IoT không thực hiện được nhiều dữ liệu phân tích và xử lý. Bây giờ,
các điểm cuối đang nói chuyện với nhau với sự phụ thuộc lẫn nhau nhiều hơn và
xử lý nhiều dữ liệu hơn, đây là một cách tiếp cận được gọi là Edge Computing.
Sự tích hợp giữa IoT và các cơng nghệ khác, bao gồm Fog Computing, Trí tuệ
nhân tạo, và Blockchain dẫn đến một mẫu thiết kế kết hợp. Trong mơ hình này,
dữ liệu cần được xử lý chỉ trên thiết bị IoT và khơng cần truyền trở lại đám mây.
Blockchain có thể được tận dụng để cung cấp sự tin cậy và bảo mật như các liên
kết bị bỏ lỡ trong máy tính tiên tiến tiếp cận. Mạng IoT địi hỏi tính bảo mật và
độ tin cậy cao hơn. Hơn nữa, nó yêu cầu rất nhiều Block lượng dữ liệu được
truyền và các mẫu giao dịch IoT khác nhau có thể được quản lý bởi Blockchain.
Fog Computing có thể đóng một vai trị quan trọng trong mẫu thiết kế này. Nó
có thể khắc phục những hạn chế của Blockchain và IoT liên quan đến tiêu thụ
năng lượng và sức mạnh tính tốn, chẳng hạn như các thiết bị dựa trên điện toán
Fog chẳng hạn như các cổng và cảm biến dữ liệu u cầu một chút sức mạnh tính
tốn. Những ưu điểm này làm cho Fog Computing trở thành một nhân tố chính
để giảm lượng băng thơng và độ trễ. Hơn nữa, nó tăng tốc hoạt động khai thác
Blockchain.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 14

Hình 2. 3 Hybrid design pattern

Hình 2.3 giải thích kiến trúc của thiết kế kết hợp mơ hình tích hợp IoT,
Điện tốn đám mây, Fog computing và Blockchain trong một mơ hình thiết kế
cụ thể. Hình này mơ tả cách Blockchain có thể được sử dụng để hoạt động như
một kho lưu trữ dữ liệu và các giao dịch giám sát và xác minh cho hai mạng Fog
không đồng nhất khác nhau được quản lý bởi một đám mây. Điểm mạnh của mẫu
thiết kế này là Blockchain không chỉ dành riêng để lưu trữ và xác minh dữ liệu
từ các thiết bị IoT, mà còn để lưu trữ và xác minh dữ liệu khác nhau từ Fog và
Cloud phức tạp, không đồng nhất.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 15
2.2. Tại sao nên dùng giải pháp Blockchain xử lý vấn đề IoT
Xây dựng mạng IoT mạnh mẽ trong các hệ thống nông nghiệp chính xác là bị
thách thức bởi rất nhiều mối đe dọa an ninh mạng và truyền thông với các tình huống
về hiệu suất trong mạng. Do đó, cơng nghệ Blockchain có thể cung cấp các giải pháp
tốt cho bảo mật và hệ thống tăng tốc hiệu suất của mạng IoT trong nơng nghiệp chính
xác. Vì vậy, phần này giải thích cách cơng nghệ Blockchain có thể làm cho truyền thơng
IoT an tồn hơn, minh bạch hơn và chống giả mạo. Hơn nữa, nó sẽ cải thiện các quy
trình nơng nghiệp kỹ thuật số với việc giám sát dữ liệu thời gian thực trong các quy
trình giao dịch đầu cuối.
2.2.1. Bảo mật
Do sự phát triển của truyền thông IoT, trong tương lai hệ thống yêu cầu đáp ứng
các yêu cầu bảo mật sau:
1. Các thiết bị IoT phải hoạt động an tồn theo cách đã được xác thực.
2. Tính tồn vẹn của dữ liệu cần được đảm bảo chống lại việc giả mạo, thay đổi dữ
liệu và truy cập trái phép.
3. Các mã thiết bị IoT phải được bảo mật trước bằng chứng giả mạo.
4. Tất cả các thiết bị IoT phải được xác thực trong hệ thống IoT trước khi cài đặt

trong mạng.
5. Mạng IoT phải có khả năng chống giả mạo đối với cả phần mềm và giả mạo phần
cứng.
6. Dữ liệu IoT phải được mã hóa bằng các hệ thống tạo khóa hiệu quả và an tồn,
trong đó khóa bị hỏng có thể được cập nhật khi cần thiết.
7. Các hệ thống IoT phải đảm bảo bảo mật cho người dùng, chẳng hạn như quản lý
ID, ghi danh, xác thực, ủy quyền và không từ chối.
8. Hệ thống IoT phải được miễn dịch chống lại sự truy cập trái phép vào dữ liệu và
mạng IoT riêng.
Giải pháp Blockchain cho bảo mật:
1. Mở rộng không gian địa chỉ: Hạn chế của không gian địa chỉ IPv6 là một thách
thức lớn về khả năng mở rộng để giải quyết các thiết bị IoT. IPv6 có 128 khơng
gian địa chỉ bit, trong khi Blockchain có khơng gian địa chỉ 160 bit. Vì thế, với
địa chỉ Blockchain, PK được tạo bởi Elliptic Curve Digital Thuật toán Chữ ký
(ECDSA) là 20 byte. Với Khơng gian địa chỉ 160 bit, Blockchain có thể lấy và
gán địa chỉ khoảng 1,46*1048 cho các nút IoT. Vì thế, khả năng xảy ra xung đột
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 16
địa chỉ là khoảng 10-48, điều này là đủ an toàn để gán GUID (Mã định danh duy
nhất toàn cầu) cho các thiết bị IoT. Hơn nữa, Blockchain có thể tạo ra 4,3 tỷ
khơng gian địa chỉ so với IPv6. Vì vậy, Blockchain đã cung cấp một giải pháp
tốt để giải quyết các thách thức về khả năng mở rộng và bảo mật trong IOT.
2. Quản lý Danh tính của Sự vật: Tạo danh tính và quản lý quyền truy cập cho các
thiết bị IoT được coi là một lợi ích khác của Blockchain trong bảo mật IoT.
Blockchain có thể được sử dụng để cấp cho tạo danh tính, giám sát quyền sở hữu
và theo dõi hàng hóa, sản phẩm và dịch vụ. Tính minh bạch của dữ liệu và theo
dõi quy trình từ đầu đến cuối là một lợi ích mạnh mẽ khác Blockchain.
3. Xác minh giao dịch IoT: Blockchain có thể thực hiện một chức năng quan trọng

trong việc quản lý xác thực và ủy quyền các hệ thống IoT. Với Blockchain, tất
cả các giao dịch IoT được đăng ký trên sổ cái phân tán và có thể được giám sát
và theo dõi một cách an toàn. Mỗi giao dịch IoT được giao tiếp với hệ thống
Blockchain sẽ luôn được chứng minh bằng mật mã bởi người gửi hợp lệ có PK
duy nhất. Do đó, điều này sẽ hữu ích trong việc đảm bảo xác thực và tính tồn
vẹn của giao dịch được kích hoạt.
4. Bảo mật Truyền thơng IoT: Để cung cấp giao tiếp an toàn giữa các thiết bị IoT,
các giao thức như "Giao thức truyền siêu văn bản (HTTP)" phải được thay thế
bằng các giao thức an toàn như "Bảo mật lớp truyền tải dữ liệu (DTLS)" hoặc
"Bảo mật tầng truyền tải (TLS)" để cung cấp giao tiếp an tồn. Tuy nhiên, DTLS
hoặc giao thức TLS có một số hạn chế về thời gian tính tốn hoặc u cầu bộ
nhớ vì chúng được coi là giao thức nặng và phức tạp. Hơn nữa, các giao thức này
có một số vấn đề với quản trị tập trung và kiểm sốt việc tạo và phân phối khóa
bằng cách sử dụng giao thức PKI chung. Sử dụng Blockchain có thể loại bỏ
những vấn đề này và tăng cường quản lý khóa giữa các thiết bị IoT bằng cách
chỉ định từng thiết bị một cặp GUID và PKI duy nhất sau khi được cài đặt và kết
nối với mạng Blockchain. Với Blockchain, việc tăng cường giao tiếp an tồn có
thể được hình thành sao cho không cần giai đoạn bắt tay để trao đổi chứng chỉ
PKI như trong DTLS hoặc các giao thức TLS. Do đó, Blockchain là giải pháp
tốt nhất để đáp ứng các u cầu về tính tốn thời gian chạy và quản lý bộ nhớ để
đạt được thông tin liên lạc an toàn giữa các thiết bị IoT.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 17
2.2.2. Hiệu suất
Hiệu suất của mạng IoT trong các hệ thống nông nghiệp là một thách thức lớn.
Các vấn đề về hiệu suất là kết quả của một số hạn chế trong mô hình lớp IoT bao gồm
ba lớp cơ bản.

1. Lớp endpoints và Gateway: như cảm biến, bộ điều khiển, và thiết bị di động.
trong lớp này, các điểm cuối vật lý gửi thông báo đến nền tảng IoT thông qua
một cổng. Mỗi cảm biến kết nối với cổng thông qua một trong một số giao thức
liên kết dữ liệu với cài đặt băng thông khác nhau.
2. Lớp nền tảng IoT: lớp mạng, nó định nghĩa các giao thức và mạng truyền thơng
khác nhau được sử dụng để kết nối và tính tốn biên. Vì vậy, nó có trách nhiệm
ghi lại và phân tích dữ liệu được truyền từ các cảm biến và các vật lý khác điểm
cuối thông qua các giao thức phiên giữa các cổng IoT và IoT nền tảng.
3. Lớp Ứng dụng: Chịu trách nhiệm cung cấp các dịch vụ IoT cho người dùng cuối
thông qua một số ứng dụng, chẳng hạn như ứng dụng di động, web công cộng
hoặc các ứng dụng văn phịng. Nó phụ thuộc vào giao thức HTTP để trao đổi dữ
liệu giữa nền tảng IoT và các ứng dụng đó

Hình 2. 4 Mục tiêu về hiệu suất trong IoT

Giải pháp Blockchain cho hiệu suất:
1. Vấn đề về Blockchain và Cảm biến: Blockchain có thể được sử dụng để xác định
quy tắc giao tiếp giữa các cảm biến này cũng như quản lý tất cả Giao dịch M2M.
Ví dụ, IOTA là một bản cập nhật đầy hứa hẹn của các nền tảng Blockchain được

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 18
thiết kế đặc biệt để tạo điều kiện thuận lợi cho một số lượng lớn các giao dịch
giữa các thiết bị IoT sử dụng sổ cái IOTA.
2. Vấn đề tiêu thụ năng lượng và Blockchain: với tính năng phân quyền của
Blockchain, nó có thể giới thiệu một số giải pháp xử lý vấn đề tiêu hao năng
lượng. Blockchain có thể được sử dụng để đảm bảo tỷ lệ giữa sức mạnh tính tốn
cùng với kết nối băng thông cao cho các nút IoT. Linh hoạt dựa trên Blockchain

hệ thống điện sẽ chứng kiến năng lượng carbon thấp được sản xuất ở quy mô
không chỉ bởi các tiện ích lớn, mà cịn bởi các nguồn năng lượng tái tạo.
Blockchain sẽ cho phép đo lường mức năng lượng của các thiết bị IoT và cảm
biến tiêu thụ trong thời gian thực. Blockchain có thể tối đa hóa ba xu hướng năng
lượng khử cacbon, số hóa và điện khí hóa. Tất cả các quy trình dựa trên năng
lượng tái tạo như bán năng lượng / giao dịch thanh tốn và hợp đồng năng lượng
có thể diễn ra trên Blockchain ngay lập tức. Blockchain có thể cung cấp các kỹ
thuật thu thập và lưu trữ dữ liệu từ vô số nguồn phân tán cũng như xử lý nó trong
thời gian thực. Blockchain cũng sẽ tối đa hóa q trình điện khí hóa bằng cách
cung cấp các sổ cái năng lượng phi tập trung để theo dõi số lượng lớn pin và
nhiều loại cảm biến năng lượng được sử dụng trong mạng lưới nơng nghiệp chính
xác.
3. Vấn đề phức tạp của mạng và Blockchain: vấn đề này cũng quan tâm đến lớp
mạng trong mơ hình lớp IoT. Hệ thống IoT trong nơng nghiệp chính xác được
thiết kế dựa trên cấu trúc liên kết mạng dẫn đến truyền thông phức tạp. Các máy
IoT farming phải giao tiếp và tương tác liền mạch thông qua các nền tảng và cơ
sở hạ tầng khác nhau. Nó có thể, nhưng tốn kém và mất thời gian. Để đối phó
với những thách thức này, Blockchain có thể giúp thu thập và quản lý dữ liệu
dựa trên mạng dựa trên tiêu chuẩn và phi tập trung an tồn. Như đã đề cập trước
đó, Blockchain có thể quản lý các thơng tin liên lạc giữa các thiết bị IoT thông
qua ba mẫu thiết kế, điều này dẫn đến nhiều hơn sự đơn giản trong truyền thông
IoT, hỗ trợ xử lý biên tại điểm cuối của máy nông nghiệp và giảm độ trễ của việc
truyền dữ liệu qua các mạng nơng nghiệp chính xác,
4. Blockchain và băng thông và độ trễ: Một vấn đề hiệu suất IoT quan trọng chống
lại việc xây dựng mạng nông nghiệp chính xác là băng thơng và độ trễ của truyền
thơng thiết bị. Trong truyền thông IoT, lưu lượng dữ liệu ln bắt nguồn từ bên
ngồi các trung tâm dữ liệu. Do đó, ngay lập tức, giao tiếp phải được được cài
đặt ở độ trễ cao nhất giữa số lượng lớn IoT phân tán các thiết bị. Một số lượng
lớn các thiết bị IoT khác nhau cần được cập nhật mỗi khoảng thời gian nhỏ. Hơn
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

C h ư ơ n g 2 : M ô h ì n h t í c h h ợ p B l o c k c h a i n v à I o T | 19
nữa, giao tiếp thiết bị cần rất nhiều định tuyến và nhiều cấp độ kiểm tra gói tin.
Thay thế dữ liệu trung tâm với Blockchain sẽ giảm thiểu những vấn đề này. Tính
năng phân quyền của Blockchain sẽ làm cho khối lượng công việc được phân
phối gần các điểm cuối hơn.
5. Blockchain và vấn đề lưu trữ dữ liệu hạn chế: Do tốc độ phát triển nhanh chóng
của mạng lưới nơng nghiệp chính xác IoT, khối lượng lớn dữ liệu phải được lưu
trữ và quản lý thông qua các kho lưu trữ linh hoạt. Các lưu trữ dựa trên đám mây
hiện tại có các giải pháp hạn chế để thao túng quy mô lớn của các mẫu dữ liệu
IoT khác nhau. Hạn chế này dựa trên yêu cầu giám sát dữ liệu thời gian thực,
tính sẵn sàng cao, khả năng mở rộng, bảo mật và độ trễ thấp. Để đáp ứng những
hạn chế của lưu trữ dựa trên đám mây, lưu trữ dựa trên Blockchain sẽ cho phép
điểm cuối IoT để thực hiện nhiều phân tích và thao tác dữ liệu hơn trong thời
gian thực.
2.3. Tổng kết tích hợp Blockchain và IoT
Tóm lại, trong tích hợp Blockchain và IoT, Blockchain như một sổ cái phân tán
có thể được xác minh và triển khai trên một số mạng IoT không đồng nhất. Chương
này đã đưa ra những mơ hình áp dựng tích hợp Blockchain vào trong mạng IoT cũng
như những lý do cần thiết để xây dựng mơ hình như vậy. Trong chương tiếp theo, đề
tài sẽ đưa ra những đánh giá về cơ hội và thách thức mà mơ hình Blockchain có thể áp
dụng trong lĩnh vực nơng nghiệp chính xác.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 20

Chương 3: Cơ hội và thách thức

Chương cuối cùng sẽ trình bày những cơ hội mà Blockchain đem lại cho nông nghiệp
thông minh và cả những thách thức hiện có đối với hướng tiếp cận này.
3.1. Cơ hội
Blockchain là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất có thể cung cấp các giải
pháp trong nơng nghiệp thơng minh. Blockchain có thể được sử dụng trong việc quản
lý kho, đất và chuỗi cung ứng một cách thơng minh hơn. Nó có thể được sử dụng như
một cơng cụ chính để truyền dữ liệu thời gian thực về cây trồng và chăn ni gia súc.
Hơn nữa, nó có thể được sử dụng cho an tồn thực phẩm, hậu cần, giám sát, cũng như
quản lý các giao dịch thanh tốn.
3.1.1. Các trường hợp sử dụng Blockchain trong nơng nghiệp chính xác
Sử dụng cơng nghệ Blockchain cho nơng nghiệp chính xác có thể có những đóng
góp mới và cải thiện nhiều chức năng như giám sát và truy xuất nguồn gốc, minh bạch
và hiệu quả ở cấp nông dân và người tiêu dùng.

Hình 3. 1 Các trường hợp áp dụng blockchain trong nông nghiệp

Giám sát trang trại: xây dựng trang trại thơng minh dựa trên cảm biến IoT (ví
dụ: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ chín của cây trồng, v.v.) nông dân và các
bên liên quan để số hóa dữ liệu nơng nghiệp thu được từ các cảm biến cho các mục đích
khác nhau. Sử dụng Blockchain ở đây sẽ cung cấp thông tin liên lạc nhanh chóng và
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 21
thông suốt hơn giữa các mạng cảm biến. Ví dụ, Blockchain có thể được sử dụng để
giám sát lưu trữ cây trồng kỹ thuật chống thất thốt sau thu hoạch. Hơn nữa, nó có thể
được sử dụng để theo dõi nồng độ CO2 nhằm tránh sự xâm nhập phát triển của nấm
mốc. Các cảm biến truyền thống có thể phát hiện khả năng tổn thất.
Chuỗi cung ứng: Giám sát các quy trình của chuỗi cung ứng bằng cách sử dụng
sổ cái Blockchain công khai thêm một giá trị lớn cho hàng hóa nơng nghiệp và thúc đẩy

tính minh bạch của các quy trình chuỗi cung ứng. Blockchain cho phép người tiêu dùng
để theo dõi máy móc nơng nghiệp, cây trồng và vật ni cho chứng minh chất lượng và
đạo đức. Điều này có thể cung cấp người tiêu dùng và các bên liên quan tin tưởng hơn
vào các sản phẩm nông nghiệp, đảm bảo an toàn thực phẩm và giảm gian lận thực phẩm.
Bên trong quy trình chuỗi cung ứng, Blockchain có thể cung cấp năm dịch vụ chính:
1. Ghi dữ liệu: Blockchain có thể hoạt động như một kho lưu trữ phân tán đơn
vị cho tất cả thông tin di chuyển giữa các nút của chuỗi cung ứng.
2. Giám sát; Blockchain có thể theo dõi các giao dịch mua, đơn đặt hàng, cập
nhật, biên lai, thông báo giao hàng hoặc các giao dịch liên quan đến thương
mại khác.
3. Xác minh: Blockchain có thể được sử dụng để xác minh các giao dịch hoặc
một số đặc tính của sản phẩm vật chất, chẳng hạn như xác định xem một loại
thực phẩm sản phẩm là thương mại hữu cơ hoặc thương mại công bằng.
4. Phân công và Liên kết: Blockchain có thể được sử dụng để liên kết vật lý sản
phẩm mã vạch, mã sê-ri, thẻ kỹ thuật số như RFID, v.v.
Đăng ký đất đai: là quá trình xác định, ghi lại và chia sẻ giao dịch thông tin về
quyền, giá trị và việc sử dụng các mảnh đất. Hệ thống đăng ký đất đai cổ điển hiện nay
còn rất nhiều hạn chế. Các hệ thống này không cung cấp xác thực đầy đủ cho tất cả các
giao dịch đất đai giữa các dân tộc, tổ chức và chính phủ. Cơng nghệ Blockchain có cơ
hội lớn để giải quyết những vấn đề này. Blockchain có thể tăng cường bảo mật dữ liệu
và đảm bảo tính xác thực của hồ sơ đăng ký đất đai. Với sổ cái công khai minh bạch,
phi tập trung, việc lưu trữ đất có dấu thời gian trở nên dễ dàng giao dịch và quyền lịch
sử của mảnh đất. Do Blockchain làm khơng dựa vào một trung tâm dữ liệu duy nhất,
nó có thể tự động từ chối bất kỳ vùng đất bất hợp pháp nào trong giao dịch. Nó có thể
phát hiện các bằng chứng giả mạo trên các hồ sơ đã đăng ký và bảo vệ tất cả các giao
dịch đất đai.
An tồn thực phẩm: Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm, Blockchain có thể
chuyển đổi tồn bộ quy trình và đưa ra các giải pháp phi truyền thống đối với các vấn
đề về thực phẩm. Sử dụng Blockchain trong ngành công nghiệp thực phẩm, người tiêu
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 22
dùng sẽ có thể xác minh nguồn gốc và sự an toàn của thức ăn trong vài giây. Blockchain
có thể được sử dụng để nói với người tiêu dùng rằng trái cây và rau quả được trồng
bằng thuốc diệt cỏ. Nó sẽ cung cấp các chức năng theo dõi, xác thực, bảo mật và giám
sát thời gian thực cho quy trình chuỗi cung ứng thực phẩm. Blockchain cũng có thể giới
thiệu các giải pháp tốt để phát hiện gian lận thực phẩm và nâng cao tính minh bạch về
xuất xứ như xác minh thực phẩm hữu cơ. Mặc dù việc sử dụng công nghệ Blockchain
trong an toàn thực phẩm là giai đoạn đầu, một số lợi ích thú vị của việc tích hợp
Blockchain và IoT có thể được tóm tắt như sau:
1. Quản lý theo dõi và giám sát thực phẩm.
2. Giảm thất thoát lương thực nơng sản và chi phí hậu cần.
3. Phát hiện gian lận thực phẩm và xác minh thông tin sản phẩm.
4. Bảo vệ thơng tin an tồn thực phẩm nơng sản dựa trên tích hợp cơng nghệ
RFID với Blockchain và IoT.
5. Duy trì sự an tồn và chất lượng của sản phẩm thực phẩm.
6. Tạo điều kiện giao tiếp giữa tất cả các bên liên quan đến thực phẩm quy trình
cơng nghiệp.
Chuyển tiền theo thời gian thực cho các trang trại nhỏ: Người nơng dân có
thể cần sử dụng một hệ thống thanh tốn cơng cộng để nhận các khoản chuyển tiền thời
gian thực từ các tổ chức nông nghiệp hoặc từ các chính phủ. Với hệ thống Blockchain
di động, các nơng hộ nhỏ có thể thực hiện thanh tốn theo thời gian thực cho hàng hóa,
cây trồng, dịch vụ nơng nghiệp. Hơn nữa, họ có thể nhận tiền chuyển từ nông nghiệp
thông qua một ứng dụng di động Blockchain. Blockchain di động sẽ làm cho tất cả các
giao dịch thời gian thực nhanh hơn, minh bạch hơn và giữ thông tin nông dân được bảo
vệ. Với Blockchain di động app, người nơng dân có thể nhận được những lợi ích sau:
1. Các ứng dụng tiền điện tử cho phép nơng dân thực hiện thanh tốn giao dịch
với những người buôn bán cây trồng và nhận kiều hối theo thời gian thực.
2. Ứng dụng Ví điện tử cho phép nơng dân lưu trữ và quản lý tài sản kỹ thuật số

và tiền.
3. Các ứng dụng theo dõi cây trồng kỹ thuật số để cung cấp thông tin cập nhật
cho nông dân về tỷ giá thương mại, giao dịch dựa trên tiền điện tử, vụ mùa
động lực thị trường và danh mục các biến số nông nghiệp khác nhau.
4. Ứng dụng bán lẻ cho phép Nơng dân của mình thực hiện các giao dịch thanh
tốn thơng qua các loại tiền kỹ thuật số.

Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 23
3.1.2 Mơ hình Blockchain trong nơng nghiệp chính xác
Sự phát triển nhanh chóng của việc sử dụng Blockchain trong nơng nghiệp chính
xác dẫn đến để phát triển một số nền tảng có thể được sử dụng cho các ngành nông
nghiệp khác nhau các hoạt động. Tiểu mục này thảo luận về năm Blockchain phổ biến
nhất nền tảng trong nông nghiệp thông minh.
Provenance được thành lập bởi Jessi Baker vào năm 2013 là công ty đầu tiên
nền tảng Blockchain hỗ trợ các hoạt động chuỗi cung ứng. Provenance cho phép nhà
sản xuất, người tiêu dùng và nhà bán lẻ theo dõi sản phẩm của họ trong tất cả các giai
đoạn của vịng đời sản phẩm. Nó cho phép mọi sản phẩm vật lý được xác thực bởi một
kỹ thuật “số hộ chiếu” xác nhận tính xác thực và nguồn gốc của nó để ngăn chặn việc
bán hàng hóa giả. Với cơng cụ tin cậy của Provenance, những người tham gia có thể
xác minh các giao dịch với nhà cung cấp của họ để đảm bảo tính tồn vẹn của chuỗi
cung ứng tốt hơn. Họ cũng có thể biến chứng nhận kỹ thuật số của họ thành các nhãn
hiệu được hỗ trợ dữ liệu cho khách hàng để xem xét, sau đó nó được chuyển tiếp đến
Blockchain để được lưu trữ ở dạng an tồn và chính hãng. Xuất xứ cho phép các bên
liên quan chia sẻ những trung thực về hàng hóa và sản phẩm của họ một cách đáng tin
cậy. Người sản xuất và người tiêu dùng có thể chỉ ra khả năng truy xuất nguồn gốc của
từng mặt hàng sản phẩm thông qua công cụ theo dõi của Provenance.
AgriDigital là một nền tảng Blockchain dựa trên đám mây được thành lập bởi

một nhóm nơng dân Úc và các chuyên gia kinh doanh nông nghiệp. AgriDigital làm
cho chuỗi cung ứng nông nghiệp trở nên đơn giản, dễ dàng và an tồn giữa người nơng
dân và người tiêu dùng. Nông dân và các bên liên quan có thể quản lý hợp đồng, giao
hàng, đơn đặt hàng và thanh toán của họ ở một nơi và trong thời gian thực. Nền tảng
AgriDigital có năm hệ thống con cốt lõi:
1. Giao dịch: thông qua hệ thống con này, nơng dân và các bên liên quan có thể dễ
dàng mua và bán một số hàng hóa.
2. Lưu trữ: các tài khoản, thanh toán, đơn đặt hàng, giao hàng và thơng tin nhạy
cảm khác được số hóa và lưu trữ.
3. Truyền thơng: người nơng dân và người tiêu dùng có thể xây dựng các mơ hình
kết nối.
4. Tài chính: tất cả các giao dịch tài chính và ảo chuyển tiền giữa nơng dân và người
tiêu dùng có thể được thực hiện.
IBM Blockchain là một trong những nền tảng Blockchain phổ biến nhất được
sử dụng trong hậu cần nông nghiệp. Đây là một lựa chọn tốt để tối ưu hóa các giao dịch
nông nghiệp và các mối quan hệ thương mại toàn cầu. Điều khiến IBM Blockchain trở
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 24
thành một nền tảng phổ biến cho các bên liên quan trong lĩnh vực nông nghiệp là: tính
bảo mật cao, giao dịch dựa trên tính linh hoạt đa đám mây, chuyên môn đáng tin cậy.
Hơn nữa, nó có thể tập hợp các cơ quan quản lý, nhà cung cấp, người tiêu dùng và các
chuyên gia làm việc với nhau trong Hệ sinh thái Blockchain của IBM. IBM Blockchain
cho phép hiển thị bình đẳng các hoạt động và tiết lộ tài sản nông nghiệp ở đâu vào bất
kỳ thời điểm nào, ai sở hữu nó và tình trạng của nó như thế nào.
Foodcoin là một hệ sinh thái Blockchain mới bao gồm 1000 trang trại sinh thái.
Nó được thiết kế để tạo ra một thị trường thực phẩm và nơng sản tồn cầu. Hệ thống
Foodcoin đang hoạt động thông qua việc sử dụng các hợp đồng thông minh và xác minh
các giao dịch thực phẩm dựa trên một loại tiền điện tử được gọi là Foodcoin (FOOD).

Để phát triển hệ sinh thái FOOD, mã thông báo FOOD sẽ được tạo trên Blockchain,
nơi nó có thể được sử dụng như một loại tiền tệ để mua hoặc bán các sản phẩm thực
phẩm. Việc triển khai Hệ sinh thái FoodCoin dựa trên bảy hệ thống con:
1. Cơ sở dữ liệu phân tán trong sổ cái phân tán.
2. Foodcoin (FOOD).
3. Ví tiền điện tử đa chức năng được gọi là WALLOK.
4. Hệ thống thanh toán được gọi là DiPay.
5. Xác minh người tham gia được gọi là DIGID.
6. Hệ thống hợp đồng thông minh dựa trên đa chữ ký được gọi là Smaco.
AppliFarm là một nền tảng Blockchain hàng đầu được thành lập năm 2017 tại
Neovia. Nó có thể được sử dụng cho cung cấp bằng chứng kỹ thuật số về phúc lợi động
vật và chăn thả gia súc. Nó có thể theo dõi dữ liệu chăn ni trong lĩnh vực chăn nuôi.
Đặt các thẻ được liên kết xung quanh trang trại bò để xác định các khu vực mà chúng
được chăn thả, có thể thu thập đủ dữ liệu kỹ thuật số để đảm bảo chăn thả chất lượng
cao. Ví dụ, sự hiện diện trong chăn thả gia súc, số ngày trên đồng cỏ thực tế, thay đổi
đồng cỏ, v.v. Hơn nữa, Hệ thống Applifarm có thể đảm bảo sự phụ thuộc của trang trại
vật nuôi được giám sát có yêu cầu về phúc lợi động vật. Hơn nữa, dữ liệu kỹ thuật số
về phúc lợi ở động vật được tích hợp vào nền tảng AppliFarm và có thể truy cập bằng
các bên liên quan bất cứ lúc nào.
3.2. Thách thức
3.2.1. Thách thức về quyền riêng tư bảo mật
Tấn cơng Eclipse là một cuộc tấn cơng trong đó đối thủ nhằm mục đích che
khuất một số nút nhất định khỏi tồn bộ mạng P2P. Kịch bản tấn cơng độc quyền kết
nối của một nút IoT làm nó khơng thể nhận dữ liệu từ bất kỳ nút nào ngoài nút tấn công.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY


C h ư ơ n g 3 : C ơ h ộ i v à t h á c h t h ứ c | 25
Các cuộc tấn công Eclipse chủ yếu nhắm mục tiêu các nút IoT thay vì tồn bộ mạng
cùng một lúc. Nút tấn cơng có thể dễ dàng thực hiện các giao dịch chi tiêu gấp đơi với

Blockchain hệ thống. Điều này có thể dễ dàng được thực hiện bằng cách gửi một giao
dịch hiển thị bằng chứng thanh toán cho nút IoT của nạn nhân, che khuất nó khỏi mạng,
sau đó cuối cùng gửi một giao dịch khác đến toàn bộ mạng chi tiêu cùng một mã thông
báo một lần nữa. Bằng cách này, nút nạn nhân trở nên bị cô lập và chỉ nhận dữ liệu từ
các nút độc hại cho đến khi loại bỏ nó.
Tấn cơng định tuyến là mơ hình tấn cơng nhắm mục tiêu cuối cùng vào các
mạng IoT dựa trên Blockchain. Kẻ tấn cơng tìm cách chặn các thơng điệp lan truyền
giữa các thiết bị IoT và giả mạo các thông điệp này trước khi gửi chúng với các thành
viên trong mạng. Các cuộc tấn cơng định tuyến có thể được thực hiện thơng qua hai mơ
hình:
1) Các cuộc tấn công phân vùng, kẻ tấn công chia mạng thành hai hoặc nhiều
thành phần rời rạc bằng cách chiếm đoạt một nút cầu nối giữa hai nhóm mạng.
2) Cuộc tấn cơng trì hỗn trong đó kẻ tấn cơng chặn các thơng điệp đã được
truyền bá, giả mạo chúng và cuối cùng truyền chúng một lần nữa vào mạng.
Bảo vệ quyền riêng tư là một thách thức khác trong hệ thống mạng IoT dựa trên
Blockchain. Tất cả thiết bị IoT và người tham gia được xác thực bằng khóa cơng khai
của họ hoặc giá trị mã băm với Blockchain. Tính ẩn danh khơng được đảm bảo vì tất
cả các giao dịch được chia sẻ cơng khai, có khả năng kẻ tấn cơng phân tích các giao
dịch như vậy và suy ra danh tính thực của các nút IoT.
3.2.2. Thách thức kích thước mỗi gói và mức tiêu thụ năng lượng
Do các giao dịch liên tục với Blockchain, Blockchain có xu hướng phát triển
nhanh chóng và kích thước Block sẽ tăng lên. Điều này dẫn đến thời gian tải xuống lớn
hơn và nhu cầu về không gian bộ nhớ lớn hơn để phục vụ mục đích khai thác. Hơn nữa,
rất nhiều các thiết bị IoT phải lưu trữ khối lượng lớn dữ liệu. Điều này dẫn đến sự lãng
phí sức mạnh tính tốn và tài nguyên. Một cách tiếp cận thay thế để giải quyết sự gia
tăng kích thước Block là miniBlockchain. Cách tiếp cận này đang hoạt động thông qua
việc sử dụng cây kế toán, chỉ đăng ký trạng thái gần đây của mọi nút được liên kết với
Blockchain. Ngồi ra, kích thước Block phải được chia tỷ lệ theo các giới hạn băng
thông. Nhiều giao dịch nhỏ sẽ tăng lên tiêu thụ năng lượng, trong khi một số lớn có thể
liên quan đến trọng tải lớn không thể được xử lý bởi một số thiết bị IoT. Hơn nữa, tiêu

thụ năng lượng là một yếu tố chính trong điện tốn IoT dựa trên Blockchain vì hầu hết
các nút IoT đều được cung cấp bởi pin. Do đó, hiệu quả năng lượng là một khía cạnh
chính của việc duy trì tính tốn lâu dài của các nút IoT. Tiêu thụ năng lượng có thể dẫn
đến hoạt động khai thác Blockchain và giao tiếp P2P.
Team 03 – Computer Network class | HA NOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY